毕业设计（论文）开题报告绿色催化氧化法年产5万吨环己酮工艺初步设计开题报告.doc

荆楚理工学院 毕业设计（论文）开题报告 论文题目：绿色催化氧化法年产5万吨环己酮工艺初步设计 学 院：化 工 与 药 学 院 姓 名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 日 期：2013年12月27日 课题的目的和意义 环己酮是重要化工原料，是制造尼龙、己内酰胺和己二酸的主要中间体。也是重要的工业溶剂，如用于油漆，特别是用于那些含有硝化纤维、氯乙烯聚合物及其共聚物或甲基丙烯酸酯聚合物油漆等。用于有机磷杀虫剂及许多类似物等农药的优良溶剂，用作染料的溶剂，作为活塞型航空润滑油的粘滞溶剂，脂、蜡及橡胶的溶剂。也用作染色和褪光丝的均化剂，擦亮金属的脱脂剂，木材着色涂漆，可用环己酮脱膜、脱污、脱斑。环己酮与氰乙酸缩合得环己叉氰乙酸，再经消除、脱羧得环己烯乙腈，最后经加氢得到环己烯乙胺，环己烯乙胺是药物咳美切、特马伦等的中间体。 目前世界上环己酮生产按原料的不同可以分为苯、苯酚和环己烯三种路线。采用三种原料路线生产的装置比例为80：19：1。 随着石油化工的发展，大量廉价的苯从石油中直接提取，因此以苯为起点原料的环己酮工艺路线随着原料市场的充实，已占据环己酮生产的主导地位。由于苯法工艺流程成熟，原料易得，采用该工艺生产的环己酮占世界总产量的80%，我国的环己酮都是采用以苯为原料的工艺路线生产。环己酮是一种重要的化工原料，其在下游市场的应用越来越广泛，成为近几年的热点产品。近几年我国环己酮的需要量每年都以15%的速度递增，而且在未来的一段时间内，仍有较大的市场需求。 研究现状 我国目前正在进行环己烷催化氧化的课题攻关研究，已完成实验室的探索研究，找到可用于工业实验的非均相催化剂和仿生催化剂，目前国内某厂正在抓紧进行仿生催化剂的中试试验。根据仿生催化剂的小试报道，环己烷氧化的转化率可达到8～10%，选择性在90%以上，反应系统压力0.8～1.l MPa。温度145～l50℃，催化剂的加入量仅几个ppm，后续装置不需要设置庞大的催化剂过滤、回收系统，因此可以有效的节省工程投资，是一个比较有发展前途的工艺路线。 环己酮生产采用以苯为原料的工艺路线，环己烷氧化采用五釜连续无催化空气氧化工艺，环己醇脱氢采用低温脱氢工艺技术，整个工艺技术先进、原料易得、原材料消耗低，经济效益较好，是目前国内外环己酮主导生产工艺，而且国内已有多套成熟的生产装置，适合新上项目选择。环己烷氧化采用无催化空气氧化工艺路线。环己烷在一定温度、压力下，被空气氧化成环己基过氧化氢，环己基过氧化氢在醋酸钴催化剂的作用下，低温定向分解成环己酮和环己醇。为了尽量减少副反应的发生，氧化反应环己烷转化率控制在3.5%，环己烷氧化收率大于80%。 三、绿色催化氧化法研究重要性 在实现化学品清洁生产的基础研究中，氧化反应是应用最广，也是最难控制的一类反应。在化学品种，通过氧化过程生产的产品占有最大部分。由于氧化反应产物大多是热力学上不稳定的中间化合物，其反应选择性始终是最具挑战性的难题。为了解决氧化过程给环境带来的问题，使用各类绿色氧化剂，如氧气、过氧化氢、高铁酸盐、臭氧、固定化的氧化物、生物氧化酶等替代传统使用的氧化剂，是实现环境友好的关键技术。目前对高铁酸钾的研究还主要集中在水处理方面，其在有机物氧化方面的应用研究报道比较少。双氧水是廉价且安全的氧原子来源，活性氧含量高。以过氧化氢作为氧源的催化氧化法，生成的副产物是水，因此过氧化氢是一种很理想的绿色氧化剂。选择合适的催化剂和有效的产品反应路径、采用多种强化方法、生产环境友好的绿色化学品，是实现清洁生产的重要研究课题。而采用高效的催化剂，不使用有害的试剂，在温和的反应条件下，实现资源利用过程和自然生态过程的调和，对与绿色化学品的研究、开发、资源的有效利用和环境保护意义重大。 四、环己酮的生产制备方法 传统生产环己酮的方法是将苯加氢生成环己烷，再将之催化氧化制得环己醇、环己酮，或将苯酚加氢生成环己醇，环己醇经过催化脱氢得到环己酮。1967年，荷兰国家矿业公司(DSM)研究的苯酚加氢一步制取环己酮方法实现了工业化，但是，由于苯酚产量小，且价格偏高，用苯酚作为原料生产环己酮受到了限制。20世纪80年代，日本人开发了以环己烯为原料水合制环己醇的工艺，并于1990年实现工业化生产，由此可进一步制得环己酮。工业上合成环己酮是在锌铁催化下使环己醇在400C～500C下氧化脱氢来实现。实验室中合成环己酮常用的方法是用环己醇作原料，漂白粉作氧化剂，在弱酸性条件下完成；也可用铬酸氧化法制备环己酮。该方法的缺点是氧化剂是致癌物质，对环境的污染比较严重，价格较贵，操作繁琐。 1.苯酚加氢法 苯酚经催化加氢制环己醇，再脱氢制取环己酮的工艺始于20世纪50年代。最近有研究报道苯酚一